賴氨酸影響犢牛生長(zhǎng)性能及其機(jī)制的研究進(jìn)展

孔凡林，刁其玉，屠 焰

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，反芻動(dòng)物及其幼畜營(yíng)養(yǎng)代謝中美聯(lián)合研究中心，奶牛營(yíng)養(yǎng)學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

犢牛通常是指從出生到6 月齡的牛，以是否飼喂液體飼糧為節(jié)點(diǎn)又可以分為從出生到2 月齡左右的斷奶前犢牛和3～6 月齡的斷奶后犢牛。犢牛在出生后消化系統(tǒng)發(fā)育不成熟，免疫系統(tǒng)功能不完善，極易受到外界環(huán)境的影響和刺激[1]。因此，犢牛階段的氨基酸供給需要根據(jù)生理結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行給予。賴氨酸（Lys）被稱為“生長(zhǎng)氨基酸”，已經(jīng)被證明是豬[2]、鼠[3]、熊貓[4]和斷奶前犢牛[5]等動(dòng)物的第一或第二限制性氨基酸，也通常作為哺乳動(dòng)物生長(zhǎng)階段的第一限制性氨基酸。近10 年隨著生物質(zhì)譜技術(shù)和組學(xué)技術(shù)的升級(jí)，研究人員陸續(xù)在模型動(dòng)物上發(fā)現(xiàn)Lys 參與多種蛋白質(zhì)翻譯后修飾和多條代謝通路，間接揭示了Lys 參與癌癥[6]、抑郁癥[7]和先天性疾病[8]等重大疾病的作用機(jī)理，更針對(duì)性地發(fā)明多種蛋白質(zhì)修飾抑制劑或促進(jìn)劑以治愈疾病。與此相比，近年來(lái)在犢牛階段的Lys 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控研究卻多集中在探究Lys 不同水平或與其他氨基酸配比對(duì)犢牛生長(zhǎng)發(fā)育和表觀性狀的影響上[5,9]，其對(duì)犢牛生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝和作為原料參與蛋白質(zhì)合成的研究相對(duì)豐富，有充分的研究說(shuō)明Lys 對(duì)犢牛生長(zhǎng)發(fā)育和氮代謝存在影響，但在此基礎(chǔ)上的機(jī)理研究十分匱乏。因此，本文基于其他模型動(dòng)物和犢牛上已有的研究報(bào)道，結(jié)合犢牛自身的生理特點(diǎn)，對(duì)Lys 參與蛋白質(zhì)合成或作為營(yíng)養(yǎng)信號(hào)調(diào)控代謝通路的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為犢牛上Lys 的研究提供思路。

1 犢牛的生理特點(diǎn)

生長(zhǎng)發(fā)育迅速、初乳提供的免疫因子消耗后自身免疫力降低、消化系統(tǒng)發(fā)生巨變是犢牛的三大生理特點(diǎn)。首先，犢牛階段生長(zhǎng)發(fā)育迅速，出生時(shí)日增重（ADG）約為0.37 kg，生長(zhǎng)至6 月齡時(shí)ADG 已達(dá)到1.09 kg[10]。Soberon 等[11]研究證明，在商業(yè)模式下?tīng)倥５腁DG 每增加1 kg，奶牛第一泌乳期的奶產(chǎn)量便會(huì)增加1 113 kg以上。因此，做好犢牛階段的氨基酸營(yíng)養(yǎng)調(diào)控對(duì)提高養(yǎng)殖效益有著重要作用。其次，犢牛出生后免疫系統(tǒng)在組織結(jié)構(gòu)和功能上尚不成熟。研究發(fā)現(xiàn)犢牛在90 日齡之前始終缺乏成年牛的免疫穩(wěn)定性[12]。另外，犢牛與單胃幼齡動(dòng)物消化方式的不同在于斷奶前后由皺胃單一消化模式過(guò)渡到以瘤胃為主的復(fù)胃混合消化模式。研究發(fā)現(xiàn)犢牛出生時(shí)瘤胃在牛胃中的重量占比僅為34%，皺胃占比高達(dá)56%，隨著犢牛采食開(kāi)食料至斷奶，犢牛斷奶時(shí)瘤胃在復(fù)胃中的重量占比提升到66%[13]，重量上與成年牛相當(dāng)，微生物發(fā)酵功能也已經(jīng)成熟。

基于犢牛階段機(jī)體敏感、變化劇烈和具有潛力效應(yīng)等生理特點(diǎn)，該階段飼料營(yíng)養(yǎng)的供給應(yīng)與之快速匹配以保證健康生長(zhǎng)，尤其是對(duì)限制性氨基酸等必需營(yíng)養(yǎng)因子的供給應(yīng)做到精準(zhǔn)飼喂。

2 Lys 對(duì)犢牛生長(zhǎng)性能的影響

近年來(lái)，關(guān)于不同Lys 水平對(duì)犢牛生長(zhǎng)性能的影響見(jiàn)表1。由于各個(gè)試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)置不同，所以統(tǒng)一換算成試驗(yàn)組相對(duì)于對(duì)照組添加或扣除Lys 對(duì)犢牛ADG 的影響。由表1 可知，由于犢牛出生后飼喂液體飼糧，斷奶前Lys 在飼糧中添加比例高于斷奶后。其中，Silva等[16]除每天在飼糧中添加17 g 賴氨酸鹽外還額外添加了 5.3 g 蛋氨酸（Met）、0.672 g 谷氨酸和 0.672 g 谷氨酰胺，基于理想蛋白質(zhì)的氨基酸平衡原理可以解釋ADG 的顯著增加。此外，云強(qiáng)等[15]的研究中Lys 與Met 比值相對(duì)較小，Lys 相對(duì)需要量的減少可能是因?yàn)檫^(guò)瘤胃賴氨酸（Rumen Protective Lysine，RP-Lys）的使用，相比于賴氨酸鹽酸鹽，RP-Lys 因減少Lys 在瘤胃中微生物發(fā)酵的損失而使得利用率增高，這也提示過(guò)瘤胃氨基酸在斷奶后犢牛階段的應(yīng)用潛力巨大。

相比于生長(zhǎng)性能上的改變，Lys 作為限制性氨基酸最直接的影響是犢牛的氮代謝過(guò)程。由表1 可以看出，氮代謝率的變化與ADG 的變化極為相似，盡管Silva等[16]的研究中并未進(jìn)行氮代謝試驗(yàn)，Gami 等[17]在體重為143.66 kg 摩拉水牛犢牛的飼糧中同樣額外添加17 g/d的RP-Lys，使氮利用率提高21.33%，水牛攝入含粗蛋白質(zhì)120 g/kg 的飼糧并額外添加17 g/d 的RP-Lys 可獲得與含粗蛋白質(zhì)140 g/kg 的飼糧相似的氮沉積。這種通過(guò)低蛋白飼糧中添加Lys 以替代高蛋白飼糧的技術(shù)一方面可減少蛋白質(zhì)飼料的利用，另一方面可提高氮的利用率，減少氮排放。Batista 等[18]在體重為165 kg 的荷斯坦公犢牛瘺管中梯度添加賴氨酸鹽，結(jié)果顯示氮代謝率隨Lys 的添加而線性增加，同時(shí)血清中亮氨酸、纈氨酸、色氨酸和酪氨酸濃度隨Lys 添加而線性降低，這說(shuō)明添加Lys 增加了犢牛氨基酸沉積，但當(dāng)灌注量超過(guò)9 g/d 時(shí)氮代謝率進(jìn)入平臺(tái)期。

綜上分析，目前關(guān)于犢牛階段Lys 需要量的研究中對(duì)象主要為荷斯坦?fàn)倥?；主要添加方式為斷奶前犢牛添加L-Lys 與斷奶后犢牛添加RP-Lys；研究方法以劑量效應(yīng)法為主，僅Wang 等[5]使用優(yōu)化的氨基酸扣除法。盡管關(guān)于犢牛階段Lys 需要量的研究已經(jīng)較為豐富，但還需大量研究補(bǔ)充犢牛在不同生產(chǎn)因素下的Lys 需要量以及Lys 調(diào)控犢牛生長(zhǎng)發(fā)育的內(nèi)在機(jī)理；此外，研究方法的陳舊也需得到升級(jí)，僅以劑量效應(yīng)法很難同時(shí)對(duì)多種氨基酸適宜添加量進(jìn)行研究。

3 Lys 參與功能物質(zhì)合成

3.1 白蛋白 血清球蛋白（Globulin，Glo）在無(wú)免疫刺激時(shí)水平的提高被認(rèn)為是免疫力提高，而白蛋白（Albumin，Alb）因?yàn)榫哂芯S持血漿滲透壓的功能，所以對(duì)Glo 起著保護(hù)作用，可以間接提升免疫力。同時(shí)，由于Alb 半衰期長(zhǎng)達(dá)14～20 d，所以血清Alb 水平常作為長(zhǎng)期氨基酸營(yíng)養(yǎng)不良的標(biāo)志。張乃鋒等[19]研究表明，在犢牛代乳品中補(bǔ)飼Lys 和Met 少量提升了血清中總蛋白含量；Shailesh 等[20]使用每天加入2 g 過(guò)瘤胃蛋氨酸（Rumen Protective Methionine，RP-Met） 和 17 g RP-Lys的代乳品飼喂?fàn)倥Ｍ瑯邮沟醚逯蠥lb 和Glo 含量少量增加。以上研究說(shuō)明，Lys 和Met 對(duì)犢牛血清中的Glo和Alb 含量有提升作用?？赡艿脑蚴秋暭Z中Lys 的波動(dòng)會(huì)引起肝臟中Lys 水平的增減，而肝臟作為合成血清Alb 的唯一器官，合成原料的增加可能使血清中Alb 含量增加。

3.2 肉堿 犢牛時(shí)期需嚴(yán)格控制脂肪沉積以防止脂肪堆積引起的乳房發(fā)育遲緩和妊娠綜合征。L- 肉堿（L-Carnitine，L-CN）是一種類(lèi)氨基酸，由Lys 和Met參與合成。L-CN 可將脂肪酸由胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至線粒體參與β-氧化，Lys 在肉堿合成中的通路如圖1 所示。近期的研究發(fā)現(xiàn)，給斷奶后公犢牛每天補(bǔ)飼4 g 的L-CN 可降低血漿中甘油三酯含量，同時(shí)皮下脂肪和背脂厚度也降低，說(shuō)明L-CN 可促進(jìn)犢牛的脂質(zhì)分解[22]，但機(jī)理尚不清楚。隨后在圍產(chǎn)期奶牛上的一系列研究闡述了其中機(jī)理。有研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期奶牛L-CN 的合成基因ALDH9A1、TMLHE、L-CN 及攝入相關(guān)基因SLC22A5相比干奶期奶牛表達(dá)量顯著上調(diào)，且肝臟脂肪堆積得到緩解[23]。此外，對(duì)圍產(chǎn)期奶牛提供過(guò)瘤胃肉堿或皺胃注射L-CN發(fā)現(xiàn)肝臟脂肪酸氧化能力提升，證明L-CN 促進(jìn)犢牛脂質(zhì)分解的機(jī)理在于促進(jìn)肝臟中脂肪酸的氧化。供應(yīng)L-CN除影響脂代謝外還可降低犢牛血清中尿素氮含量和增加總蛋白含量[24]，Pas 等[25]在放牧犢牛補(bǔ)飼液體L-CN的研究中也同樣發(fā)現(xiàn)氮平衡得到改善，可能原因是L-CN添加通過(guò)節(jié)省用于合成L-CN 的Lys 和Met 來(lái)提高體內(nèi)蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)。

表1 Lys 水平對(duì)犢牛ADG 的影響

最新研究發(fā)現(xiàn)，L-CN 在促進(jìn)脂肪酸氧化的過(guò)程中受到過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α（Peroxisome Proliferators-Activated Receptorsα，PPARα）的調(diào)控。在Rosenbaum 等[26]對(duì)奶牛肉堿相關(guān)基因的研究中發(fā)現(xiàn)，PPARα調(diào)控的脂肪酸代謝基因（FABP4、SLC25A20、ACOX1、CYP4A24）隨L-CN 相關(guān)基因的表達(dá)而變化，在鼠、人和豬上的研究也同樣發(fā)現(xiàn)L-CN 的合成受PPARα的調(diào)控[27]。PPARα作為由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子可與基因上游的一段DNA 片段結(jié)合從而調(diào)控基因表達(dá)。Song 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，PPARα促進(jìn)L-CN 合成量增加的原因與肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1A（Recombinant Carnitine Palmitoyltransferase-1A，CPT-1A） 的 增 加有關(guān)，當(dāng)PPARα與過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體共激活因子通過(guò)不同區(qū)域同時(shí)作用到CPT-1A基因時(shí)可促進(jìn)CPT-1A 表達(dá)，但該結(jié)論僅在奶牛圍產(chǎn)期階段而未在犢牛階段得到驗(yàn)證。

圖1 Lys 參與肉堿形成[21]

3.3 膠原蛋白 膠原蛋白（Collagen，COL）是天然纖維蛋白，是動(dòng)物結(jié)締組織的主要組成部分，COL 作為機(jī)體分布最廣的功能性蛋白占蛋白質(zhì)總量30% 以上。有研究發(fā)現(xiàn)，秦川公犢牛在生長(zhǎng)階段牛肉嫩度隨COL含量的增加而增加[29]。除參與犢牛階段肉質(zhì)的形成外，COL 在新生犢牛骨骼發(fā)育中也具有十分重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，與飼喂優(yōu)質(zhì)初乳的新生犢牛相比，飼喂不良初乳的犢牛血漿中骨代謝標(biāo)志物降低，其中包括COL[30]。COL 中3 條鏈上的Lys 縮合形成的羥醛賴氨酰吡啶鏈（Hydroxylysylpyr- Idinoline，HP）數(shù)量的降低可能是牛肉嫩度降低和骨骼發(fā)育遲緩的原因[31]。盡管COL 的特性氨基酸為脯氨酸，但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)Lys 在其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上發(fā)揮著重要作用，COL 含有由3 條多肽鏈構(gòu)成的3 股螺旋體結(jié)構(gòu)，螺旋區(qū)段最大的特點(diǎn)是氨基酸呈現(xiàn)Gly-X-Y 的周期性排列。Kitamura等[32]的研究中使用Ac-（Pro-Hyp-Gly）5-Pro-Lys-Gly-（Pro-Hyp-Gly）5-Ala-NH2的氨基酸排列替代原本的排列方式Ac-（Pro-Hyp-Gly）11-Ala-NH2，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 3 股螺旋體結(jié)構(gòu)經(jīng)Lys 替代后熱穩(wěn)定性提高，證明Lys 在COL 構(gòu)成中的重要作用。但目前還缺乏Lys 合成COL通路的研究，并且Lys 通過(guò)COL 調(diào)控犢牛，尤其是新生犢牛骨骼以及肌肉合成的研究相對(duì)較少，難以揭示其內(nèi)在機(jī)制。

3.4 與精氨酸合成蛋白質(zhì) 犢牛肺炎嚴(yán)重威脅著犢牛的存活率。犢牛肺炎可由牛傳染性鼻氣管炎（Infectious Bovine Rhinotracheitis，IBR）繼發(fā)引起，IBR 是由牛皰疹病毒-1 型引起的一種急性接觸性傳染病。Maggs等[33]通過(guò)體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Lys 可以抑制皰疹病毒的復(fù)制增殖。Kate 等[34]以荷斯坦?fàn)倥樵囼?yàn)動(dòng)物，對(duì)照組和試驗(yàn)組犢牛在接種呼吸道病毒疫苗的基礎(chǔ)上分別在代乳品中每天添加17 g 酪蛋白和17 gL-Lys，結(jié)果顯示2 組犢牛接種疫苗后的體溫和IBR 抗體效價(jià)均沒(méi)有顯著差異，但添加L-Lys 提高了血清中Lys 與精氨酸（Arg）的比例，可能的原因是Lys 增加后與Arg 共同合成體蛋白。此外，Arg 被證明參與皰疹病毒的復(fù)制過(guò)程[35]，結(jié)合二者的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，Lys 能夠通過(guò)與皰疹病毒爭(zhēng)奪Arg 來(lái)減小皰疹病毒相關(guān)疾病的發(fā)病率和抑制病情，并且Lys 在治療貓傳染性支氣管炎上已經(jīng)取得了良好效果[36]。

綜上，Lys 參與犢牛體內(nèi)多種功能物質(zhì)的合成過(guò)程，各功能物質(zhì)在犢牛體內(nèi)的重要性和占比大多排在前列，分別維持著犢牛的免疫、脂質(zhì)代謝和機(jī)體結(jié)構(gòu)的完整性等功能。但Lys 作為多種動(dòng)物、多個(gè)階段的第一限制性氨基酸，廣泛參與體內(nèi)多種蛋白質(zhì)的合成，所以在此基礎(chǔ)上的研究仍需進(jìn)行。

4 Lys 參與信號(hào)通路調(diào)控

由于犢牛并非穩(wěn)定的模型動(dòng)物，目前關(guān)于Lys 對(duì)犢牛上信號(hào)通路的研究還十分匱乏。但是，為方便后續(xù)研究的開(kāi)展，將借助牛的其他生長(zhǎng)階段或哺乳動(dòng)物上關(guān)于Lys 參與調(diào)控信號(hào)通路的研究，結(jié)合犢牛自身的生理特點(diǎn)，對(duì)Lys 可能調(diào)控的通路和機(jī)理進(jìn)行總結(jié)。

4.1 mTOR 通路 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（Mammalian Target of Rapamycin，mTOR）是一種非典型絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，在進(jìn)化上相對(duì)保守，可整合營(yíng)養(yǎng)、能量及生長(zhǎng)因子等多種細(xì)胞外信號(hào)，在細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡中發(fā)揮重要作用。近年來(lái)在犢牛上的研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸是調(diào)控mTOR 通路的重要信號(hào)因子，其在通路中的角色并非作為原料參與蛋白質(zhì)合成而是作為營(yíng)養(yǎng)信號(hào)調(diào)控mTOR 通路以控制多種蛋白質(zhì)的合成，包括α-淀粉酶[37]、胰蛋白酶和脂肪酶等[38]。以小鼠為對(duì)象的研究發(fā)現(xiàn)額外口服Lys 使得骨骼肌3- 甲基組氨酸釋放量減少，mTOR、核糖體S6 激酶1（Ribosome Protein Subunit 6 Kinase 1，S6K1）和真核轉(zhuǎn)錄起始因子4E 結(jié)合蛋白1（eIF4 E-Bind-ing Protein 1，4EBP1）的磷酸化水平?jīng)]有變化，而自噬相關(guān)蛋白（LC3- Ⅱ）的減少說(shuō)明Lys 通過(guò)抑制蛋白質(zhì)分解來(lái)提高肌肉中蛋白質(zhì)的沉積[39]，隨后的研究得到了相似的結(jié)果，但唯一不同的是mTOR 通路被激活[40]，說(shuō)明mTOR 通路可能與抑制蛋白自噬-溶酶體體系協(xié)同促進(jìn)蛋白質(zhì)沉積有關(guān)，但當(dāng)mTOR 活性被雷帕霉素（Rapamycin，RAP）抑制時(shí)，蛋白質(zhì)自噬效果仍存在，說(shuō)明除mTOR 外的其他通路（如蛋白激酶B 等）調(diào)控因子也參與蛋白質(zhì)沉積[41]。在犢牛上的研究同樣發(fā)現(xiàn)扣除初乳中部分氨基酸使得骨骼肌中的mTOR、S6K1表達(dá)量下降，蛋白質(zhì)沉積率降低，但4EBP1的表達(dá)不受影響；該研究還發(fā)現(xiàn)犢牛不同肌肉部位的蛋白質(zhì)沉積存在特異性，其中快速型肌肉（如背最長(zhǎng)肌和半腱?。?duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的敏感性較強(qiáng)，而咬肌等慢速型肌肉則相對(duì)不敏感[42]。另外的研究使用患有孤獨(dú)癥譜系障礙（Autistic Spectrum Disorder，ASD）的小鼠為模型動(dòng)物，分別飼喂高水平Lys 飼糧和正常水平Lys 飼糧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高水平Lys 攝入逆轉(zhuǎn)ASD 小鼠的行為障礙并抑制前額頁(yè)皮質(zhì)和軀體感覺(jué)皮質(zhì)中mTOR活動(dòng)[43]，這可能與通常認(rèn)為的Lys 可以促進(jìn)動(dòng)物采食有關(guān)，但與犢牛骨骼肌上發(fā)現(xiàn)的Lys 激活mTOR 通路結(jié)果相反；在腸道上的研究發(fā)現(xiàn)Lys 缺乏對(duì)mTOR 通路磷酸化水平?jīng)]有影響，而顯著上調(diào)了氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)并激活A(yù)MP 依賴的蛋白激酶通路（AMPK），說(shuō)明Lys 可特異性激活肌肉中的mTOR 通路而非腸道，但可通過(guò)提高腸道氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)增加氨基酸攝入[44]。以上研究均說(shuō)明Lys 調(diào)控mTOR 通路存在組織特異性，但最終均指向調(diào)控機(jī)體適應(yīng)Lys 的缺乏，包括增加氮沉積和腸道氨基酸吸收，通過(guò)大腦感覺(jué)神經(jīng)減少Lys 缺乏飼糧的攝入等。

最新的研究證明，Lys 除作為信號(hào)因子參與mTOR通路外還可以作為蛋白翻譯修飾位點(diǎn)參與蛋白合成。賴氨酸去甲基化酶4A（Lysine-specific Demethylase 4A，KDM4A）是近年發(fā)現(xiàn)的作用于Jmjc 結(jié)構(gòu)域并去甲基化 H3K9me3、H3K36me3、H4K26me3 的 Lys 去 甲 基化酶。Capucine 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，KDM4A 缺失可通過(guò)增強(qiáng)雷帕霉素的敏感性和改變啟動(dòng)子的釋放來(lái)改變翻譯起始因子的分布并最終抑制蛋白質(zhì)的合成；另外的研究發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2（Tuberous Sclerosis Complex 2，TSC2）中的 Lys 可被 Lys 去乙酰化酶（Sirtuin1，SIRT1）作用，去乙?；蟮腡SC2 泛素化并隨后被泛素系統(tǒng)降解，進(jìn)而刺激mTOR 復(fù)合物1 的相關(guān)通路[46]，這為臨床通過(guò)mTOR 抑制劑治療癌癥提供了思路。Lys在mTOR 通路中的營(yíng)養(yǎng)因子作用和作為?；稽c(diǎn)參與蛋白自噬和合成的途徑匯總?cè)鐖D2 所示。

圖2 mTOR 通路中Lys 促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和分解的作用途徑[40-42,45-46]

4.2 Janus 激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子 Janus 激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子（Janus Kinase-signal Transducers and Activators of Transcription，JAK-STAT）是很多細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的共同途徑，介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化、遷移和凋亡等生物學(xué)反應(yīng)，犢牛階段快速的細(xì)胞增殖和分化使得該通路在犢牛階段具有重要作用。李喜艷[47]使用不同濃度Lys 的培養(yǎng)基培養(yǎng)荷斯坦奶牛乳腺上皮細(xì)胞，擬合出了隨Lys 濃度變化的酪蛋白合成量變化曲線，結(jié)果顯示Lys 濃度為1.2 mmol/L時(shí)酪蛋白合成量最大，同時(shí)與乳蛋白表達(dá)相關(guān)的JAK2-STAT5 信號(hào)通路的STAT5、JAK2、ELF5表達(dá)量均顯著上調(diào)，證明Lys 可通過(guò)JAK-STAT 通路影響酪蛋白合成。更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)Lys 與Met 在上調(diào)蛋白合成基因上具有協(xié)同作用。王芳[48]使用Lys 和Met 絕對(duì)添加量為1.2 mmol/L 和0.4 mmol/L（平衡組）或1.4 mmol/L和0.6 mmol/L（不平衡組）的培養(yǎng)基對(duì)奶牛乳腺上皮細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果顯示與不平衡組相比，平衡組STAT5、JAK2、ELF5以及mTOR均顯著上調(diào)，說(shuō)明Lys 和Met 之間具有協(xié)同性和平衡性，這需要在生產(chǎn)中使用氨基酸添加劑時(shí)考慮到這一點(diǎn)。此外，四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法測(cè)定細(xì)胞增殖情況的結(jié)果同樣顯示平衡組細(xì)胞增長(zhǎng)率顯著高于不平衡組，但對(duì)作用通路未做研究[48]。這一方面可能與mTOR 和JAKSTAT 通路的激活有關(guān)，另一方面，STAT5 與STAT3 具有相同的細(xì)胞受體，STAT5表達(dá)的升高預(yù)測(cè)STAT3也可能共表達(dá)升高，而STAT3 在被組氨酸轉(zhuǎn)乙酰酶p300-CREB 結(jié)合蛋白（histone acetyltransferase p300-CREB-binding protein，p300-CBP）乙?；揎椇罂杉せ钅康幕颍@些基因翻譯合成包括參與了細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的細(xì)胞周期素D1、凋亡抑制因子（bcl-xL）以及癌基因（c-myc）[49]。Lys 除了通過(guò) JAK-STAT 通路影響細(xì)胞生長(zhǎng)外也參與免疫功能的構(gòu)建。最新的研究表明，嗜酸性粒細(xì)胞分化、激活所依賴的白細(xì)胞介素5（Interleukin 5，IL-5）以及其受體（Interleukin 5 Receptor，IL-5R）受Lys 的調(diào)控，當(dāng)IL-5 與IL-5R 在細(xì)胞膜上結(jié)合形成共同鏈后，該鏈尾部的泛素化并被蛋白酶降解可激活EOS，而由該鏈上Lys457、Lys461 以及Lys467 組成的蔟是泛素化所必需的，該蔟的存在保證了JAK1/2 與膜受體的結(jié)合并維持信號(hào)傳導(dǎo)[50]。以上關(guān)于Lys 通過(guò)調(diào)控JAK-STAT 通路維持細(xì)胞增殖以及維持免疫功能穩(wěn)定的研究均大多來(lái)自于泌乳牛，但相比于泌乳牛，犢牛階段更需要維持免疫功能的穩(wěn)定和持續(xù)、細(xì)胞的快速增殖，所以還需對(duì)犢牛階段Lys 調(diào)控JAK-STAT 通路的機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證和拓展。

4.3 有絲分裂元激活的蛋白激酶 有絲分裂元激活的蛋白激酶（Mitogen-activated Protein Kinase，MAPK）是一組在真核生物中非常保守的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，在生長(zhǎng)、細(xì)胞分化和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等許多細(xì)胞活動(dòng)中起作用。陸黎敏[51]通過(guò)基因沉寂和過(guò)表達(dá)技術(shù)，減少或增加MAPK1、eEF1B的表達(dá)水平后檢測(cè)STAT5的表達(dá)，結(jié)果顯示MAPK1、eEF1B 介導(dǎo)mTOR 信號(hào)通路，從而影響STAT5的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)蛋白合成，隨后的Lys 處理組也顯示SKIV2L2、MAPK1的mRNA 表達(dá)量增加，說(shuō)明Lys 可通過(guò)MPKA 與生長(zhǎng)通路聯(lián)合作用調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成。

5 小 結(jié)

目前關(guān)于犢牛階段Lys 的需要量在斷奶前階段有詳細(xì)的結(jié)果借鑒，但經(jīng)歷斷奶應(yīng)激后的斷奶后階段還缺乏研究。并且，目前研究氨基酸需要量（包括Lys）的方法還不成熟，無(wú)法做到同時(shí)對(duì)多種氨基酸進(jìn)行定量研究。由于犢牛并非穩(wěn)定的模型動(dòng)物，目前關(guān)于Lys 在分子層面的作用機(jī)理研究仍十分落后。一方面表現(xiàn)在犢牛缺乏細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)，難以對(duì)飼養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；另一方面，Lys 調(diào)控mTOR 通路的研究相對(duì)較多，但其他多條明星通路上的研究還處于初級(jí)階段甚至沒(méi)有研究，研究范圍狹窄，未來(lái)研究潛力巨大。